[發明專利]一種固態電解質及其制備方法和全固態電池

在審

• 申請號: 202010670273.2
• 申請日: 2020-07-13
• 公開（公告）號: CN113937346A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 胡屹偉;時琢;郭姿珠
• 申請（專利權）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/058;H01M10/052;H01M10/42
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 耿超

本公開涉及一種固態電解質，該固態電解質包括氧化物固態電解質、硫化物固態電解質和氧化物添加劑；其中，所述氧化物固態電解質、所述硫化物固態電解質和所述氧化物添加劑形成玻璃態共熔體。該固態電解質實現了氧化物固態電解質和硫化物固態電解質的互溶，具有高離子電導率、高強度以及高空氣穩定性。

技術領域

本申請涉及鋰電池技術領域，具體地，涉及一種固態電解質及其制備方法和全固態電池。

背景技術

固態電解質是指具有高離子傳導性的固體材料。目前使用的鋰離子電池含有可燃性液態有機物，而且在循環中出現鋰金屬枝晶和不均勻沉積，隨著鋰離子電池技術的不斷發展，對于高安全和高能量密度電池的需求大大增加，而固體電解質組成的固態電池可以很好的解決以上問題。在無機全固態電池中，固態電解質玻璃由于更好的加工性能，使其能夠兼容現有的生產工藝。

現有的固態電解質玻璃多為磷酸鹽類、硅酸鹽類、硼酸鹽類、硫代硅酸鹽類以及硫代磷酸鹽類，但是每一種固態電解質玻璃都有其優點也有其固有缺陷，比如磷酸鹽、硅酸鹽和硼酸鹽等氧化物類具有較高的機械強度、空氣中穩定，但是其離子電導率很低；而硫代硅酸鹽和硫代磷酸鹽離子電導率高，但其在空氣中不穩定，強度較低，更容易破裂。因此尋找一種同時兼顧高強度、高可加工性、高離子電導率和高空氣中穩定性的固態電解質是固態電池發展過程中亟需解決的問題。

發明內容

本公開的目的在于提供一種兼顧強度、可加工性、高離子電導率和空氣中穩定性的固態電解質。

為了實現上述目的，本公開的第一個方面提供了一種固態電解質，該固態電解質包括氧化物固態電解質、硫化物固態電解質和氧化物添加劑；其中，所述氧化物固態電解質、所述硫化物固態電解質和所述氧化物添加劑形成玻璃態共熔體。

本公開由于氧化物添加劑的存在，實現了氧化物固態電解質與硫化物固態電解質的互溶，使其可以形成氧化物-硫化物固態電解質，其中，硫化物固態電解質具有較高的離子電導率，氧化物固態電解質在空氣中具有較高穩定性與強度，因此，本公開的固態電解質可以同時兼顧高強度、高可加工性、高離子電導率和高空氣中穩定性。

可選地，相對于100重量份的所述固態電解質，所述氧化物添加劑的含量為0.01-20重量份，所述氧化物固態電解質的含量為50-100重量份，所述硫化物固態電解質的含量為5-50重量份；

優選地，相對于100重量份的所述固態電解質，所述氧化物添加劑的含量為1-5重量份，所述氧化物固態電解質的含量為60-80重量份，所述硫化物固態電解質的含量為5-20重量份。

可選地，所述氧化物添加劑選自B₂O₃、GeO₂、Al₂O₃、ZnO、BeO、PbO、Nb₂O₅、Ta₂O₅、La₂O₃、SnO₂、Bi₂O₃、SiO₂中的至少一種。

可選地，所述氧化物固態電解質選自磷酸鹽玻璃固態電解質、硅酸鹽玻璃固態電解質和反鈣鈦礦玻璃固態電解質中的至少一種；所述硫化物固態電解質選自硫代硅酸鹽玻璃固態電解質和/或硫代磷酸鹽玻璃固態電解質；

優選的，所述氧化物固態電解質選自磷酸鹽玻璃固態電解質；所述硫化物固態電解質選自硫代硅酸鹽玻璃固態電解質。

可選地，所述氧化物固態電解質中含有鹵素，所述鹵素為氟、氯、溴和碘中的至少一種。

本公開的第二個方面提供了一種固態電解質的制備方法，該方法包括以下步驟：

S1、將氧化物固態電解質、硫化物固態電解質和氧化物添加劑混合研磨得到第一混合物料；